Hvordan oppstår kvikkleireskred?

Skredet kan starte som en liten utglidning i en skråning, men utvikle seg til et omfattende områdeskred når bruddet forplanter seg bakover i terrenget. Erosjon fra bekker og elver, graving og oppfylling er blant de viktigste årsakene til at kvikkleireskred utløses.

Det særegne ved kvikkleireskred er at en begrenset hendelse kan få store konsekvenser. Kvikkleire kan ligge stabilt i bakken gjennom svært lang tid, men når leirstrukturen brytes ned, kan styrken falle dramatisk. For å forstå hvordan kvikkleireskred oppstår, må vi derfor skille mellom hvordan kvikkleire dannes, hva som utløser det første bruddet, og hvordan skredet deretter utvikler seg.

Kvikkleireskredet i Gjerdrum – terreng og skredområde. Bildet øverst viser landskapet ved Gjerdrum, der det omfattende kvikkleireskredet 30. desember 2020 illustrerte hvordan et mindre initialbrudd kan utvikle seg til et stort, bakovergripende skred. Langvarig erosjon langs Tistilbekken hadde svekket stabiliteten i grunnen, mens økt poretrykk etter langvarig nedbør bidro til å utløse skredet. Hendelsen understreker betydningen av geotekniske vurderinger og dokumentasjon av områdestabilitet i områder med kvikkleire.

Hvordan oppstår et kvikkleireskred – trinn for trinn?

Et kvikkleireskred er vanligvis resultatet av flere forhold som virker sammen. Skredutviklingen kan forenklet beskrives gjennom fem trinn:

1. Kvikkleire finnes i grunnen. Marine leiravsetninger har over lang tid utviklet kvikke egenskaper som gjør at leira kan miste mye av styrken ved omrøring.
2. Stabiliteten i terrenget svekkes. Erosjon, graving, oppfylling, endret poretrykk eller andre påvirkninger reduserer sikkerheten mot brudd.
3. Et initialbrudd oppstår. En mindre del av skråningen blir ustabil og glir ut. Dette kan også skje i leire som ikke er kvikk.
4. Bruddet utvikler seg videre. Når kvikkleire blir deformert og omrørt, reduseres styrken kraftig. Tap av støtte og omfordeling av belastninger kan føre til nye brudd i massene bak det første.
5. Skredet forplanter seg. Bruddutviklingen kan fortsette bakover og sideveis. Omrørte skredmasser kan strømme ut fra skredområdet og berøre arealer utenfor selve skredgropen.

Dette er et forenklet forløp. Kvikkleireskred kan ha ulike bruddmekanismer, blant annet bakovergripende skred, rotasjonsskred og flakskred. Felles for dem er at jordas styrke og terrengets stabilitet er avgjørende for hvordan bruddet utvikler seg.

Hvorfor kan kvikkleire plutselig miste styrken?

Kvikkleire kan ha relativt høy styrke i uforstyrret tilstand, men svært lav styrke etter omrøring. Leira ble avsatt som marin leire i saltvann etter siste istid, og da landet hevet seg, vasket ferskt grunnvann gradvis ut saltet som stabiliserte leirstrukturen. Den fullstendige forklaringen finner du i artikkelen om hvordan kvikkleire oppstår.

Så lenge den opprinnelige strukturen består, kan leira være fast. Ved tilstrekkelig deformasjon eller omrøring kan strukturen derimot kollapse, og den omrørte skjærfastheten bli svært lav. Det er denne store forskjellen mellom uforstyrret og omrørt styrke som gjør kvikkleire og annen sprøbruddleire spesielt utsatt for omfattende bruddutvikling. Når et brudd først har oppstått, kan styrketapet bidra til at skredet fortsetter inn i tidligere stabile områder.

Les mer om hva kvikkleire er og om sprøbruddmateriale som samlebegrep i byggesak.

Hva utløser kvikkleireskred?

Den utløsende årsaken er at belastningene i grunnen blir for store i forhold til jordas tilgjengelige skjærfasthet. Dette kan skyldes økt belastning, redusert motstand mot utglidning eller en kombinasjon.

Erosjon fra bekker og elver

Erosjon er en viktig naturlig årsak til kvikkleireskred. Når en bekk eller elv graver seg ned i bunnen eller inn i siden av en skråning, kan jordmasser som bidrar til stabiliteten bli fjernet. Skråningen kan dermed bli brattere og miste støtte i foten.

Denne utviklingen kan pågå gradvis over mange år. I et ravinelandskap kan små bekker grave seg stadig dypere ned i marine leiravsetninger. Dersom erosjonen fører til en lokal utglidning, kan et initialbrudd oppstå. Hvis kvikkleire ligger i det bakenforliggende området og forholdene ligger til rette for videre brudd, kan utglidningen utvikle seg til et større skred.

Derfor er erosjon langs bekk og elv og utviklingen av raviner særlig relevante forhold ved vurdering av kvikkleireskred.

Graving i skråningsfoten

Graving i skråningsfoten kan ha en tilsvarende virkning som erosjon. Når jordmasser fjernes nederst i skråningen, kan stabiliserende motstand reduseres. Skråningen kan samtidig bli brattere, og de gjenværende massene må motstå en større andel av de drivende kreftene.

Dette er spesielt viktig ved etablering av byggegrop, grøfter, veier og andre terrenginngrep. Selv begrensede gravearbeider kan være kritiske dersom de utføres i en skråning med liten sikkerhetsmargin.

Fylling og økt belastning på terrenget

Oppfylling på toppen av en skråning kan øke de drivende kreftene og redusere stabiliteten. Dette kan skje ved deponering av masser, terrengoppfylling, etablering av vei eller andre tiltak som tilfører vekt til grunnen.

Belastningen må vurderes i sammenheng med jordlagene, skråningsgeometrien og eventuelle eksisterende fyllinger. Det er ikke bare størrelsen på et terrenginngrep som avgjør risikoen, men også hvor inngrepet skjer.

Poretrykk og vannforhold

Vann i grunnen kan også påvirke stabiliteten. Når poretrykket øker, kan effektivspenningene og dermed jordas tilgjengelige skjærfasthet reduseres. I skråninger med lav stabilitet kan dette bidra til at sikkerhetsmarginen blir ytterligere svekket.

Nedbør er imidlertid ikke en like direkte og vanlig utløsende mekanisme for kvikkleireskred som for enkelte andre skredtyper. Marin leire har normalt lav permeabilitet, og poretrykket i leira reagerer ofte langsomt. Langvarige våte perioder kan likevel få betydning, særlig sammen med eksisterende erosjon og lav stabilitet. Økt vannføring kan dessuten forsterke erosjonen i bekker og elver.

Hvordan kan et lite skred utvikle seg til et stort kvikkleireskred?

Et av de viktigste kjennetegnene ved kvikkleireskred er muligheten for bakovergripende skredutvikling, også kalt retrogressiv skredutvikling.

Se for deg en skråning i marin leire med en bekk nederst. Bekken har over tid gravd bort masser ved skråningsfoten. Til slutt skjer en mindre utglidning. De utraste massene beveger seg bort fra skråningen, og massene høyere oppe mister deler av støtten.

Dersom det finnes kvikkleire i grunnen, kan leira som inngår i bruddet bli omrørt og miste mye av styrken. Nye deler av skråningen kan deretter bli ustabile. Bruddet kan fortsette bakover, selv om terrenget bak den opprinnelige skråningen er forholdsvis flatt.

Denne utviklingen kan skje raskt. Et område som ligger et godt stykke fra det første bruddet, kan bli berørt fordi stabiliteten er avhengig av de omkringliggende jordmassene.

I geoteknikk skiller man mellom lokalstabilitet, som gjelder en avgrenset skråning eller konstruksjon, og områdestabilitet, som gjelder sikkerheten mot skred som kan omfatte et større terrengområde. Det er nettopp muligheten for videre bruddutvikling som gjør områdestabilitet så viktig i kvikkleireområder.

Gjerdrumskredet – et eksempel på hvordan kvikkleireskred oppstår

Kvikkleireskredet i Gjerdrum 30. desember 2020 illustrerer hvordan flere påvirkninger over tid kan føre til en alvorlig skredhendelse.

Ifølge Gjerdrumutvalgets undersøkelser hadde Tistilbekken over flere år gravd seg ned og inn i foten av en skråning med allerede svært dårlig stabilitet. Terrengendringer, endringer i bekkeløpet og urbanisering hadde bidratt til å forsterke erosjonen. Mellom 2007 og 2015 ble det dokumentert en senkning av bekkeløpet på mer enn 2 meter i enkelte partier, og utvalget beregnet at erosjonen alene hadde redusert stabiliteten i skråningen.

Høsten 2020 var den våteste i området siden 2000. Vannmettet grunn og økt poretrykk svekket trolig stabiliteten ytterligere. Utvalget vurderte at skredet startet med en eller flere mindre utglidninger nederst i skråningen ved bekken. På grunn av de omfattende kvikkleireforekomstene og den dårlige stabiliteten forplantet bruddet seg videre bakover i terrenget.

Gjerdrumskredet viser at et stort kvikkleireskred ikke nødvendigvis skyldes én enkelt hendelse. Stabiliteten kan gradvis svekkes gjennom erosjon og andre påvirkninger, før en ytterligere belastning eller endring utløser det første bruddet. Ismail Aricigil i Geotekniker AS har selv vært i skredområdet i Gjerdrum som geotekniker, og denne typen felterfaring ligger til grunn når vi vurderer stabiliteten i grunnen i tilsvarende områder.

Hvorfor oppstår det ikke kvikkleireskred overalt hvor det finnes kvikkleire?

Kvikkleire i grunnen betyr ikke automatisk at det er fare for et stort skred. Mange områder med kvikkleire har tilstrekkelig stabilitet og har vært bebygd eller benyttet gjennom lang tid.

For at et omfattende kvikkleireskred skal kunne utvikle seg, må det være en kombinasjon av ugunstige forhold. Det må finnes jordmasser som kan få betydelig styrketap, en mekanisme som kan utløse brudd, og terreng- og grunnforhold som tillater videre skredutvikling.

Terrenghelning, høydeforskjeller, jordlagenes beliggenhet, kvikkleiras utbredelse og berggrunnens geometri har betydning. En skråning mot en elv eller en ravine kan være mer kritisk enn et større, sammenhengende flatt område. Et skred kan likevel forplante seg inn på flatt terreng dersom forholdene ligger til rette.

Også kvikkleire under sjøbunnen kan være relevant. Skred som starter under vann, kan under visse forhold utvikle seg innover på land.

Det er derfor ikke tilstrekkelig å fastslå at kvikkleire finnes. Det avgjørende er om den aktuelle skråningen og det omkringliggende området har tilfredsstillende sikkerhet mot skred.

Hvordan vurderes risikoen for at kvikkleireskred oppstår?

Vurdering av kvikkleireskredfare bygger på en samlet forståelse av geologi, terreng, grunnforhold, vann og belastninger. Kart over marin grense og registrerte kvikkleiresoner kan være et første utgangspunkt, men kartene viser ikke alene hvor sikkert et område er.

En geoteknisk vurdering kan omfatte kartlegging av skråninger, erosjon, terrenghistorikk, jordlagdeling, poretrykk, tidligere grunnundersøkelser og eksisterende eller planlagte tiltak. Der tilgjengelige opplysninger ikke er tilstrekkelige, kan det være nødvendig med grunnundersøkelser og laboratorieforsøk for å bestemme jordas egenskaper.

Ved behov benyttes stabilitetsberegninger for å undersøke hvordan jordas styrke, terrengets geometri, belastninger og vannforhold påvirker sikkerheten. Det kan også være nødvendig å vurdere hvordan et lokalt brudd kan utvikle seg videre.

I byggesaker er NVEs veileder 1/2019, Sikkerhet mot kvikkleireskred, sentral for dokumentasjon av områdestabilitet. Formålet er ikke bare å vurdere om selve bygget står stabilt, men også om tiltaket kan utløse eller rammes av et større områdeskred.

Kan kvikkleireskred forebygges?

Ja. Kvikkleireskred kan i mange tilfeller forebygges gjennom tiltak som forbedrer stabiliteten og reduserer risikoen for at et initialbrudd oppstår.

Aktuelle prinsipper er å begrense erosjon langs vassdrag, redusere ugunstige belastninger på toppen av skråninger, etablere stabiliserende motfyllinger ved skråningsfoten eller forbedre grunnens egenskaper. Hvilke tiltak som er aktuelle, må avklares gjennom geoteknisk prosjektering.

Sikringstiltak må planlegges slik at stabiliteten ikke svekkes under selve gjennomføringen. Arbeid som isolert sett er ment å forbedre forholdene, kan påvirke stabiliteten ugunstig dersom rekkefølge og midlertidige situasjoner ikke vurderes.

For byggherrer, entreprenører og grunneiere er det derfor viktig å avklare grunnforholdene før graving, fylling eller større terrengendringer gjennomføres i områder med mulig kvikkleire.

Kan man oppdage et kvikkleireskred før det skjer?

Enkelte terrengendringer kan indikere redusert stabilitet. Nye sprekker i bakken, unormale setninger, ferske utglidninger, økende erosjon eller plutselige terrengbevegelser kan være tegn på at noe er galt.

Slike observasjoner betyr ikke nødvendigvis at et kvikkleireskred er nært forestående, men de bør tas alvorlig, spesielt i områder med leire og skråninger. Det er også viktig å være klar over at kvikkleireskred kan oppstå uten tydelige forvarsler som er synlige for en grunneier.

Ved mistanke om akutt skredfare skal man holde seg unna det utsatte området og varsle nødetatene på 112. Ved ikke-akutte bekymringer kan kommunen eller geoteknisk fagkyndig kontaktes for nærmere vurdering.

Ofte stilte spørsmål om hvordan kvikkleireskred oppstår

Hva er hovedårsaken til at kvikkleireskred oppstår?

Kvikkleireskred oppstår når stabiliteten i grunnen blir for lav og et brudd utvikler seg i et område med kvikkleire eller annet sprøbruddmateriale. Erosjon, graving og fylling er blant de viktigste utløsende årsakene.

Hva er et initialbrudd?

Et initialbrudd er den første, ofte begrensede utglidningen i en skråning. I områder med kvikkleire kan initialbruddet omrøre leira og fjerne støtte for massene bak, slik at bruddet utvikler seg videre bakover i terrenget.

Kan kvikkleireskred oppstå uten menneskelig påvirkning?

Ja. Naturlig erosjon fra bekker og elver kan svekke stabiliteten og utløse kvikkleireskred. Menneskelige terrenginngrep kan imidlertid også utløse skred eller forsterke naturlige prosesser.

Kan mye regn føre til kvikkleireskred?

Langvarig nedbør kan bidra til høyere poretrykk og økt erosjon langs bekker og elver. Dette kan redusere stabiliteten og i enkelte situasjoner medvirke til å utløse skred. Kraftig regn alene er likevel ikke den vanlige direkte forklaringen på kvikkleireskred.

Hvorfor kan et kvikkleireskred bli så stort?

Når kvikkleire blir omrørt, kan styrken reduseres kraftig. Et første brudd kan dermed føre til nye brudd bakover og sideveis i terrenget. Denne bakovergripende skredutviklingen kan gjøre at et begrenset initialbrudd utvikler seg til et omfattende områdeskred.

Hvor raskt kan kvikkleireskred oppstå?

Selve skredutviklingen kan skje svært raskt, fra sekunder til minutter, avhengig av bruddmekanisme og forholdene på stedet. Prosessene som svekker stabiliteten før et skred, kan derimot utvikle seg over mange år.

Oppsummering – hvordan oppstår kvikkleireskred?

Kvikkleireskred oppstår når et område med kvikkleire eller annet sprøbruddmateriale mister stabiliteten og et innledende brudd utvikler seg videre. Erosjon, graving, fylling og endringer i poretrykk kan bidra til at et initialbrudd oppstår. Det som gjør kvikkleireskred spesielt alvorlige, er at styrketapet i leira kan føre til en omfattende og rask skredutvikling.

For å forebygge kvikkleireskred er det avgjørende å forstå sammenhengen mellom grunnforhold, terreng, vann og belastninger. En geoteknisk vurdering kan avklare behovet for videre undersøkelser, mens en kvikkleirerapport kan være nødvendig for å dokumentere sikkerheten mot områdeskred.

Geotekniker AS bistår private grunneiere, utbyggere, entreprenører og kommuner med vurdering av kvikkleire, skredfare og områdestabilitet. Kontakt oss dersom du trenger faglig vurdering av grunnforhold eller planlagte tiltak i et område med mulig kvikkleire.

Kilder

• NOU 2021:10 «På trygg grunn» (Gjerdrumutvalget) – årsaksanalyse av Gjerdrumskredet
• NVE veileder 1/2019 «Sikkerhet mot kvikkleireskred» – krav til utredning av områdestabilitet